(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温側冷凍回路における第１の蒸発器によって低温側冷凍回路の凝縮器を冷却すると共に当該低温側冷凍回路における第２の蒸発器によって熱媒液を冷却可能に構成された二元冷凍回路を有する冷凍ユニットと、
前記冷凍ユニットにおける前記第２の蒸発器を通過させた前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給し、かつ供給した当該熱媒液を当該水素ガス冷却用熱交換器から回収するための液送ポンプと、
前記水素ガス冷却用熱交換器から回収した前記熱媒液を貯液可能に構成されると共に貯液した当該熱媒液を前記冷凍ユニットに供給可能に配設された第１の貯液槽、および前記冷凍ユニットによって冷却された前記熱媒液を貯液可能に構成されると共に貯液した当該熱媒液を前記水素ガス冷却用熱交換器に供給可能に配設された第２の貯液槽の少なくとも一方の貯液槽と、
除湿装置によって除湿されて前記液送ポンプに供給された空気を当該液送ポンプから前記少なくとも一方の貯液槽に案内する空気案内用配管とを備え、
前記少なくとも一方の貯液槽は、熱媒液流入口、熱媒液流出口、空気導入口および空気排出口が設けられると共に、前記空気案内用配管が前記空気導入口に接続されている水素ガス冷却装置。
【請求項２】
前記少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第１の圧力を下回ったときに前記空気導入口から当該少なくとも一方の貯液槽内への空気の導入を許容する第１の逆止弁と、当該少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第２の圧力を超えたときに当該少なくとも一方の貯液槽内の空気の前記空気排出口からの排出を許容する第２の逆止弁とを備えている請求項１記載の水素ガス冷却装置。
【請求項３】
水の比重よりも大きい比重の前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して当該水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成されると共に、前記熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も高い位置に当該熱媒液を貯留可能な液溜まりが設けられている請求項１または２記載の水素ガス冷却装置。
【請求項４】
水の比重よりも小さい比重の前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して当該水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成されると共に、前記熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も低い位置に当該熱媒液を貯留可能な液溜まりが設けられている請求項１または２記載の水素ガス冷却装置。
【請求項５】
前記冷凍ユニットおよび前記液送ポンプの動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記熱媒液循環路内の予め規定された位置における前記熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温になっている状態において予め規定された第１の条件が満たされたときに、前記冷凍ユニットによって前記熱媒液を冷却しつつ前記液送ポンプによって当該熱媒液を循環させる第１の処理を実行し、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温の予め規定された第１の温度まで低下するとの第２の条件が実質的に満たされたときに、前記冷凍ユニットによる当該熱媒液の冷却を停止した状態で前記液送ポンプによる当該熱媒液の循環を継続して実行する第２の処理を実行し、予め規定された第３の条件が満たされたときに、前記冷凍ユニットによる前記熱媒液の冷却、および前記液送ポンプによる当該熱媒液の循環の双方を停止させた状態を予め規定された第４の条件が満たされるまで維持する第３の処理を実行する請求項３または４記載の水素ガス冷却装置。
【請求項６】
前記熱媒液循環路を構成する熱媒液配管を備え、
前記高温側冷凍回路は、前記熱媒液を冷却可能な第３の蒸発器と、前記第１の蒸発器および前記第３の蒸発器への冷媒の供給量を調整する冷媒供給量調整弁とを備え、
前記熱媒液配管は、前記熱媒液が前記第３の蒸発器および前記第２の蒸発器をこの順で通過するように当該両蒸発器を相互に接続し、
前記制御部は、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上になっているとの条件Ａが実質的に満たされているときに、前記第２の蒸発器による前記熱媒液の冷却を行うことなく前記第３の蒸発器によって当該熱媒液を冷却する処理Ａを実行すると共に、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が前記予め規定された第２の温度を下回っているとの条件Ｂが実質的に満たされているときに、前記冷媒供給量調整弁を制御して前記第１の蒸発器への冷媒の供給量を前記処理Ａの実行時よりも増加させて当該第１の蒸発器によって前記凝縮器を冷却しつつ前記第２の蒸発器によって前記熱媒液を冷却する処理Ｂを実行する請求項５記載の水素ガス冷却装置。
【請求項７】
前記予め規定された位置としての前記少なくとも一方の貯液槽に配設されて前記熱媒液の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記温度センサからのセンサ信号に基づいて特定した前記熱媒液の温度が前記予め規定された第１の温度まで低下したときに前記第２の条件が満たされたと判別して前記第２の処理を実行する請求項５または６記載の水素ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍ユニットによって冷却した熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成された循環型の水素ガス冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記の特許文献１には、燃料としての水素ガスを自動車等に充填する燃料充填装置が開示されている。この場合、この種の燃料充填装置が設置されるガスステーションでは、充分な量の水素ガスを蓄えておくことができるように、現地で生成した水素ガス（オンサイト型ステーションの場合）、または、別所で生成されて搬送された水素ガス（オフサイト型ステーションの場合）を充分に圧縮した状態でガスタンク内に蓄えておく構成が採用されている。また、自動車等に水素ガスを充填する際には、ガスステーションのガスタンク（以下、「貯留タンク」ともいう）から、給気配管および給気ノズル等を介して自動車のガスタンク（以下、「車両側タンク」ともいう）に水素ガスが流入させられる。
【０００３】
この際に、水素ガスは、給気配管等に配設されている各種の弁などの通過に際して断熱膨張させられたときに、ジュールトムソン効果によって温度上昇する性質を有していることが知られている。このため、単に貯留タンクから車両側タンクに水素ガスを充填したときには、給気配管等の通過時に温度上昇した高温の水素ガスが車両側タンクに流入することとなる。また、水素ガスが消費されて低圧となっている車両側タンク内にガスステーションから水素ガスを流入させたときには、流入した水素ガスが車両側タンク内において断熱膨張してさらに温度上昇することとなる。このため、車両側タンクへの水素ガスの充填効率が低下する結果、充分な量の水素ガスを車両側タンクに充填するのが困難となる。したがって、特許文献１に開示の燃料充填装置では、車両側タンクへの充填に先立って水素ガスを冷却することで充填効率の低下を回避する構成が採用されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１に開示の燃料充填装置では、水素ガス貯留タンク（貯留タンク）から自動車等に水素ガスを供給する供給経路に、流量調整弁、積算流量計および遮断弁などが配設されると共に、自動車等に接続される連絡管（フレキシブルホース）と上記の遮断弁との間に水素ガス冷却用の冷却手段（熱交換器）が配設されている。この場合、この燃料充填装置では、上記の冷却手段として、エチレングリコールを冷媒とするチラー冷却器などが採用されている。これにより、この燃料充填装置では、貯留タンク内の水素ガスが、流量調整弁、積算流量計および遮断弁などの通過に際して断熱膨張するものの、冷却手段においてエチレングリコールと熱交換させられて温度低下した状態で連絡管を介して車両側タンクに流入させられるため、充填効率の低下をある程度回避することが可能となっている。
【０００５】
一方、出願人は、特許文献１に開示の燃料充填装置の構成と同様にしてチラー冷却器によって冷却したエチレングリコール等の冷媒（以下、冷凍回路中の冷媒と区別するために「熱媒液」ともいう）によって水素ガスを冷却した後に車両側タンクに充填する構成の装置を試作して水素ガスの充填を試みた。しかしながら、エチレングリコールを熱媒液として使用するチラー冷却器（冷凍回路によって冷却する熱媒液の下限温度がエチレングリコールの凍結温度よりも高いチラー冷却器）では、水素ガスを短時間で充分に冷却することができず、車両側タンクへの水素ガスの充填効率を充分に向上させるのが困難であることが判明した。そこで、出願人は、エチレングリコールよりも凍結温度が低い熱媒液を採用すると共に、そのような極低温まで熱媒液を冷却可能な不活性ガスを冷媒として使用する冷凍回路を搭載したチラー冷却器によって熱媒液を冷却して水素ガスを冷却する構成を試みた。
【０００６】
しかしながら、熱媒液を極低温まで冷却可能な冷凍回路を有するチラー冷却器では、冷凍回路内の冷媒温度が外気温と同程度まで温度上昇している状態（例えばチラー冷却器を長時間に亘って停止させていた状態）において熱媒液の冷却を開始したときに、蒸発器の温度を充分に低下させて熱冷媒を極低温まで冷却可能な状態となるまでに非常に長い時間を要する。このため、出願人は、熱冷媒を極低温まで冷却する冷凍回路（以下、「低温側冷凍回路」ともいう）の凝縮器を、常温域における冷却能力が高い冷凍回路（以下、「高温側冷凍回路」ともいう）の蒸発器によって冷却することで低温側冷凍回路の冷却効率を向上させる「二元冷凍回路」を備えたチラー冷却器によって熱媒液を冷却して水素ガスを冷却する構成を試みた。これにより、例えばチラー冷却器を長時間に亘って停止させていた状態からでも、熱媒液を極低温まで冷却するのに要する時間を充分に短縮することが可能となった。
【０００７】
この場合、例えば、チラー冷却器の動作開始時に外気温と同程度の温度の熱媒液を水素ガスの冷却に適した極低温まで温度低下させたときや、水素ガスの冷却時に水素ガスとの熱交換によって極低温の熱媒液が温度上昇したとき、およびチラー冷却器の停止後に極低温の熱媒液が外気温と同程度の温度まで温度上昇したときには、温度変化に伴って熱媒液の体積が大きく変化する。また、熱媒液循環路を密閉空間で構成した場合、温度上昇に伴って熱媒液の体積が増加したときには、熱媒液循環路内の圧力が上昇し、温度低下に伴って熱媒液の体積が減少したときには、熱媒液循環路内の圧力が低下する。このため、外気温と同程度の温度から水素ガスの冷却に適した極低温までの温度範囲内において熱媒液を温度変化させる必要があるこの種の冷却装置では、熱媒液の体積が大きく変化することに起因して、熱媒液循環路内の圧力が大きく変化する結果、液送ポンプによる熱媒液の液送を正常に行うのが困難となるおそれがある。
【０００８】
したがって、出願人は、熱媒液循環路に熱媒液を貯液可能な貯液槽を配設すると共に、温度低下に伴って熱媒液の体積が減少したときに貯液槽内に空気を導入し、かつ温度上昇に伴って熱媒液の体積が増加したときに貯液槽内の空気を排出する構成を採用した。これにより、熱媒液の体積の減少に伴って熱媒液循環路内の圧力が過剰に低下したり、熱媒液の体積の増加に伴って熱媒液循環路内の圧力が過剰に上昇したりする事態を招くことなく、液送ポンプによって熱媒液を好適に液送可能な状態を維持することが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１６６１９号公報（第４−１０頁、第１−６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、出願人が、水素ガスの冷却を目的として上記の特許文献１に開示の燃料充填装置におけるチラー冷却器の構成を改良したチラー冷却器には、以下のような改善すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開発したチラー冷却器では、温度低下に伴う熱媒液の体積の減少に応じて貯液槽内に空気を導入することで熱媒液循環路内の圧力が過剰に低下するのを回避する構成が採用されている。この場合、水素ガスの冷却に適した極低温まで凍結しない熱媒液のなかには、吸水性が高いものが存在する。また、そのような熱媒液を採用した場合に、熱媒液循環路内の圧力の低下を回避するために貯液槽内に大気を導入したときに、大気中に含まれる水分が熱媒液中に吸水され、この水分が熱媒液と共に熱媒液循環路内を移動させられることとなる。
【００１１】
このため、熱媒液循環路内の圧力の変化を回避するために貯液槽内に大気を導入する構成においては、例えば、低温側冷凍回路の蒸発器において熱媒液が冷却されたときに、熱媒液と共に移動させられた水分が蒸発器に氷結し、氷結した水分（氷）によって低温側冷凍回路の冷媒と熱媒液との熱交換が妨げられて熱媒液を充分に冷却するのが困難な状態を招くおそれがある。また、例えば、高湿度の大気が貯液槽内に導入されて大量の水分が熱媒液に吸水されたときには、蒸発器に大量の水分が氷結して熱媒液の通過が妨げられ、液送ポンプに大きな負担がかかるおそれもある。したがって、吸水性が高い熱媒液を採用した場合においても、蒸発器への水分の氷結を招くことのないように改善するのが好ましい。
【００１２】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、熱媒液中に大量の水分が吸水される事態を招くことなく熱媒液の体積変化に起因して熱媒液循環路内の圧力が大きく変化する事態を好適に回避し得る水素ガス冷却装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の水素ガス冷却装置は、高温側冷凍回路における第１の蒸発器によって低温側冷凍回路の凝縮器を冷却すると共に当該低温側冷凍回路における第２の蒸発器によって熱媒液を冷却可能に構成された二元冷凍回路を有する冷凍ユニットと、前記冷凍ユニットにおける前記第２の蒸発器を通過させた前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給し、かつ供給した当該熱媒液を当該水素ガス冷却用熱交換器から回収するための液送ポンプと、前記水素ガス冷却用熱交換器から回収した前記熱媒液を貯液可能に構成されると共に貯液した当該熱媒液を前記冷凍ユニットに供給可能に配設された第１の貯液槽、および前記冷凍ユニットによって冷却された前記熱媒液を貯液可能に構成されると共に貯液した当該熱媒液を前記水素ガス冷却用熱交換器に供給可能に配設された第２の貯液槽の少なくとも一方の貯液槽と、除湿装置によって除湿されて前記液送ポンプに供給された空気を当該液送ポンプから前記少なくとも一方の貯液槽に案内する空気案内用配管とを備え、前記少なくとも一方の貯液槽は、熱媒液流入口、熱媒液流出口、空気導入口および空気排出口が設けられると共に、前記空気案内用配管が前記空気導入口に接続されている。
【００１４】
請求項２記載の水素ガス冷却装置は、請求項１記載の水素ガス冷却装置において、前記少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第１の圧力を下回ったときに前記空気導入口から当該少なくとも一方の貯液槽内への空気の導入を許容する第１の逆止弁と、当該少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第２の圧力を超えたときに当該少なくとも一方の貯液槽内の空気の前記空気排出口からの排出を許容する第２の逆止弁とを備えている。
【００１５】
請求項３記載の水素ガス冷却装置は、請求項１または２記載の水素ガス冷却装置において、水の比重よりも大きい比重の前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して当該水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成されると共に、前記熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も高い位置に当該熱媒液を貯留可能な液溜まりが設けられている。
【００１６】
請求項４記載の水素ガス冷却装置は、請求項１または２記載の水素ガス冷却装置において、水の比重よりも小さい比重の前記熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して当該水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成されると共に、前記熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も低い位置に当該熱媒液を貯留可能な液溜まりが設けられている。
【００１７】
請求項５記載の水素ガス冷却装置は、請求項３または４記載の水素ガス冷却装置において、前記冷凍ユニットおよび前記液送ポンプの動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記熱媒液循環路内の予め規定された位置における前記熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温になっている状態において予め規定された第１の条件が満たされたときに、前記冷凍ユニットによって前記熱媒液を冷却しつつ前記液送ポンプによって当該熱媒液を循環させる第１の処理を実行し、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温の予め規定された第１の温度まで低下するとの第２の条件が実質的に満たされたときに、前記冷凍ユニットによる当該熱媒液の冷却を停止した状態で前記液送ポンプによる当該熱媒液の循環を継続して実行する第２の処理を実行し、予め規定された第３の条件が満たされたときに、前記冷凍ユニットによる前記熱媒液の冷却、および前記液送ポンプによる当該熱媒液の循環の双方を停止させた状態を予め規定された第４の条件が満たされるまで維持する第３の処理を実行する。
【００１８】
請求項６記載の水素ガス冷却装置は、請求項５記載の水素ガス冷却装置において、前記熱媒液循環路を構成する熱媒液配管を備え、前記高温側冷凍回路は、前記熱媒液を冷却可能な第３の蒸発器と、前記第１の蒸発器および前記第３の蒸発器への冷媒の供給量を調整する冷媒供給量調整弁とを備え、前記熱媒液配管は、前記熱媒液が前記第３の蒸発器および前記第２の蒸発器をこの順で通過するように当該両蒸発器を相互に接続し、前記制御部は、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上になっているとの条件Ａが実質的に満たされているときに、前記第２の蒸発器による前記熱媒液の冷却を行うことなく前記第３の蒸発器によって当該熱媒液を冷却する処理Ａを実行すると共に、前記予め規定された位置における前記熱媒液の温度が前記予め規定された第２の温度を下回っているとの条件Ｂが実質的に満たされているときに、前記冷媒供給量調整弁を制御して前記第１の蒸発器への冷媒の供給量を前記処理Ａの実行時よりも増加させて当該第１の蒸発器によって前記凝縮器を冷却しつつ前記第２の蒸発器によって前記熱媒液を冷却する処理Ｂを実行する。
【００１９】
請求項７記載の水素ガス冷却装置は、請求項５または６記載の水素ガス冷却装置において、前記予め規定された位置としての前記少なくとも一方の貯液槽に配設されて前記熱媒液の温度を検出する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度センサからのセンサ信号に基づいて特定した前記熱媒液の温度が前記予め規定された第１の温度まで低下したときに前記第２の条件が満たされたと判別して前記第２の処理を実行する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の水素ガス冷却装置によれば、除湿装置によって除湿されて液送ポンプに供給された空気を液送ポンプから第１の貯液槽および第２の貯液槽の少なくとも一方の貯液槽に案内する空気案内用配管を少なくとも一方の貯液槽の空気導入口に接続したことにより、冷凍ユニットによる冷却処理によって熱媒液の温度が低下して体積が減少しても、除湿装置から液送ポンプに供給されている空気が空気導入口から少なくとも一方の貯液槽に導入されるため、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が過剰に低下する事態を好適に回避することができると共に、大量の水分を含んだ大気等を少なくとも一方の貯液槽内に直接導入する構成とは異なり、液送ポンプへの霜付きを防止するために除湿装置において除湿された空気を少なくとも一方の貯液槽に導入することで、少なくとも一方の貯液槽内の熱媒液に水分が大量に吸水される事態を好適に回避することができる。また、熱媒液の温度が上昇して体積が増加しても、少なくとも一方の貯液槽内の空気が空気排出口から少なくとも一方の貯液槽の外部に排出されるため、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が過剰に上昇する事態も好適に回避することができる。さらに、熱媒液に水分が吸水されるのを回避するために、少なくとも一方の貯液槽内に導入することだけを目的として専用の除湿装置によって除湿した空気を空気導入口から少なくとも一方の貯液槽内に導入する構成と比較して、液送ポンプへの霜付きの防止を目的として除湿装置において除湿された空気を有効利用することで、少なくとも一方の貯液槽内の圧力を低コストで好適な圧力範囲内に維持することができる。
【００２１】
請求項２記載の水素ガス冷却装置によれば、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第１の圧力を下回ったときに空気導入口から貯液槽内への空気の導入を許容する第１の逆止弁と、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が予め規定された第２の圧力を超えたときに貯液槽内の空気の空気排出口からの排出を許容する第２の逆止弁とを備えたことにより、第１の逆止弁を設けずに除湿装置から液送ポンプに供給した低湿の空気を少なくとも一方の貯液槽内に常時案内させる構成とは異なり、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が低下したときだけ空気が導入されるため、少なくとも一方の貯液槽内における熱媒液の揮発量を充分に低減することができる。また、第２の逆止弁を設けたことで、少なくとも一方の貯液槽内の圧力が低下したときに、空気排出口から少なくとも一方の貯液槽の周囲の空気が少なくとも一方の貯液槽内に侵入する事態を好適に回避することができる結果、少なくとも一方の貯液槽内の熱媒液に大気中の水分が吸水される事態を好適に回避することができる。
【００２２】
請求項３記載の水素ガス冷却装置によれば、水の比重よりも大きい比重の熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成すると共に、熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も高い位置に熱媒液を貯留可能な液溜まりを設けたことにより、熱媒液に吸水されている水分が熱媒液から分離したときに、その比重が熱媒液の比重よりも小さい水分を、最も高い位置に配設されている液溜まり内に好適に集水することができ、また、液溜まり内に集水されて熱媒液よりも上方に位置している水分が液溜まりよりも下方に位置する冷凍ユニット等に向かって移動する事態を好適に回避することができる。
【００２３】
請求項４記載の水素ガス冷却装置によれば、水の比重よりも小さい比重の熱媒液を水素ガス冷却用熱交換器に供給して水素ガス冷却用熱交換器において水素ガスを冷却可能に構成すると共に、熱媒液を循環させる熱媒液循環路において最も低い位置に熱媒液を貯留可能な液溜まりを設けたことにより、熱媒液に吸水されている水分が熱媒液から分離したときに、その比重が熱媒液の比重よりも大きい水分を最も低い位置に配設されている液溜まり内に好適に集水することができ、また、液溜まり内に集水されて熱媒液よりも下方に位置している水分が液溜まりよりも上方に位置する冷凍ユニット等に向かって移動する事態を好適に回避することができる。
【００２４】
請求項５記載の水素ガス冷却装置では、制御部が、熱媒液循環路内の予め規定された位置における熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温になっている状態において予め規定された第１の条件が満たされたときに、冷凍ユニットによって熱媒液を冷却しつつ液送ポンプによって熱媒液を循環させる第１の処理を実行し、予め規定された位置における熱媒液の温度が水の凍結温度よりも高温の予め規定された第１の温度まで低下するとの第２の条件が実質的に満たされたときに、冷凍ユニットによる熱媒液の冷却を停止した状態で液送ポンプによる熱媒液の循環を継続して実行する第２の処理を実行し、予め規定された第３の条件が満たされたときに、冷凍ユニットによる熱媒液の冷却、および液送ポンプによる熱媒液の循環の双方を停止させた状態を第４の条件が満たされるまで維持する第３の処理を実行する。
【００２５】
したがって、請求項５記載の水素ガス冷却装置によれば、第１の処理を実行することで熱媒液の吸水率を充分に低下させ、熱媒液に吸水されている水分を熱媒液から好適に分離させることができ、第２の処理を実行することで、熱媒液から分離した水分を熱媒液と共に少なくとも一方の貯液槽に向けて移動させ、その後に第３の処理を実行することで、第２の処理において少なくとも一方の貯液槽まで移動できなかった水分を、熱媒液との比重差によって少なくとも一方の貯液槽内まで移動させることができるため、熱媒液循環路内に存在する水分を少なくとも一方の貯液槽内に好適に集水することができる。
【００２６】
請求項６記載の水素ガス冷却装置では、熱媒液を冷却可能な第３の蒸発器と、第１の蒸発器および第３の蒸発器への冷媒の供給量を調整する冷媒供給量調整弁とを備えて高温側冷凍回路が構成され、熱媒液配管によって熱媒液が第３の蒸発器および第２の蒸発器をこの順で通過するように両蒸発器が相互に接続され、制御部が、予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上になっているとの条件Ａが実質的に満たされているときに、第２の蒸発器による熱媒液の冷却を行うことなく第３の蒸発器によって熱媒液を冷却する処理Ａを実行すると共に、予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度を下回っているとの条件Ｂが実質的に満たされているときに、冷媒供給量調整弁を制御して第１の蒸発器への冷媒の供給量を処理Ａの実行時よりも増加させて第１の蒸発器によって凝縮器を冷却しつつ第２の蒸発器によって熱媒液を冷却する処理Ｂを実行する。
【００２７】
したがって、請求項６記載の水素ガス冷却装置によれば、例えば、第１の処理に際して熱媒液の温度が高温のときに低温側冷凍回路による熱媒液の冷却を実行しない処理Ａを実行することにより、低温側冷凍回路の圧縮機が破損する事態や、圧縮機の破損を回避するために低温側冷凍回路を緊急停止させる事態を確実に回避することができるだけでなく、高温の熱媒液の冷却効率が高い高温側冷凍回路（第３の蒸発器）によって熱媒液を冷却することで高温の熱媒液を短時間で温度低下させることができると共に、例えば、第３の処理を完了した後に熱媒液の冷却を再開して低温側冷凍回路によって好適に冷却可能な温度まで熱媒液の温度が低下したときに処理Ｂを実行して低温側冷凍回路（第２の蒸発器）によって熱媒液を冷却することで熱媒液を目標温度まで冷却することができるため、高温の熱媒液を目標温度まで短時間で確実に冷却することができる。
【００２８】
請求項７記載の水素ガス冷却装置によれば、制御部が、少なくとも一方の貯液槽に配設されたて温度センサからのセンサ信号に基づいて特定した熱媒液の温度が予め規定された第１の温度まで低下したときに第２の条件が満たされたと判別して第２の処理を実行することにより、例えば、予め規定された位置とは異なる位置の熱媒液の温度を監視して予め規定された位置における熱媒液の温度を演算し、演算した温度に基づいて第２の条件が満たされているかを判別して第２の処理を実行する構成の水素ガス冷却装置とは異なり、温度センサからのセンサ信号によって特定した熱媒液の温度に基づいて第２の条件が満たされているか否かを直接的に判別することができるため、煩雑な演算処理を実行することなく、第２の処理を的確に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却装置１の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却装置１、および水素ガス冷却装置１の液送ポンプ６に霜付き防止用の低湿の空気を供給する空気供給装置５０の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却装置１によるブライン（熱媒液）の冷却処理について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、水素ガス冷却装置の実施の形態について説明する。
【００３１】
最初に、水素ガス冷却装置１の構成について、添付図面を参照して説明する。
【００３２】
図１，２に示す水素ガス冷却装置（水素ガス冷却用チラー）１は、「水素ガス冷却装置」の一例であって、冷凍ユニット２、水素ガス冷却用熱交換器３、ブラインタンク４、ブライン配管５、液送ポンプ６、エア配管７、チャンバー８および制御部９を備え、一例として、水の比重よりも大きい比重のブラインを「熱媒液」として水素ガス冷却用熱交換器３に供給して水素ガス冷却用熱交換器３において水素ガスを冷却することができるように構成されている。
【００３３】
なお、両図では、水素ガス冷却装置１とガスステーション側設備Ｘとの関係に関する理解を容易とするために、ガスステーション側設備Ｘについては、水素ガスを貯留しておくためのガスタンク（貯留タンク）Ｘａ、図示しない水素燃料電池車などの自動車などに設けられている給気口に接続可能なディスペンサーＸｂ、およびガスタンクＸａとディスペンサーＸｂとを相互に接続するガス配管Ｘｃだけを図示すると共に、ガス配管Ｘｃに配設された流量調整弁、流量計および遮断弁などの図示を省略している。
【００３４】
一方、冷凍ユニット２は、高温側冷凍回路１０および低温側冷凍回路２０からなる「二元冷凍回路」を備えてブライン（熱媒液）を冷却可能に構成されている。また、高温側冷凍回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、電磁弁１３ａ、電子膨張弁１３ｂ、蒸発器１４、電磁弁１５ａ、電子膨張弁１５ｂおよび蒸発器１６を備えて構成されている。この場合、凝縮器１２には、制御部９の制御に従って凝縮器１２を冷却する凝縮器ファン（図示せず）が取り付けられている。さらに、低温側冷凍回路２０は、圧縮機２１、凝縮器２２、電子膨張弁２３および蒸発器２４を備えて構成されている。なお、水素ガス冷却装置１（冷凍ユニット２）の構成についての理解を容易とするために、高温側冷凍回路１０や低温側冷凍回路２０における上記の各構成要素以外の構成要素に関する図示および説明を省略する。
【００３５】
この場合、本例の冷凍ユニット２では、高温側冷凍回路１０の蒸発器１４が「第１の蒸発器」に相当し、「低温側冷凍回路の凝縮器」に相当する凝縮器２２を冷却する。また、本例の冷凍ユニット２では、低温側冷凍回路２０の蒸発器２４が「第２の蒸発器」に相当し、後述するようにブライン配管５を介して供給されるブラインを冷却する。さらに、本例の冷凍ユニット２では、高温側冷凍回路１０の蒸発器１６が「第３の蒸発器」に相当し、後述するようにブライン配管５を介して供給されるブラインを冷却する。なお、本例の冷凍ユニット２では、一例として、カスケードコンデンサ３０によって上記の蒸発器１４および凝縮器２２が一体的に構成され、これにより、後述するように蒸発器１４によって凝縮器２２を冷却する構成が採用されている。
【００３６】
また、本例の冷凍ユニット２では、電磁弁１３ａ，１５ａおよび電子膨張弁１３ｂ，１５ｂによって「冷媒供給量調整弁」が構成されている。具体的には、本例の冷凍ユニット２では、電磁弁１３ａの開閉状態、および電子膨張弁１３ｂの開度を変更することで蒸発器１４への冷媒の供給量が調整され、電磁弁１５ａの開閉状態、および電子膨張弁１５ｂの開度を変更することで蒸発器１６への冷媒の供給量が調整される構成が採用されている。なお、本例の冷凍ユニット２における電子膨張弁１３ｂ，１５ｂを全閉状態に移行させたときに冷媒の通過を完全に遮断することができる場合には、電磁弁１３ａ，１５ａを不要とすることもできる。また、電子膨張弁１３ｂ，１５ｂに代えて、「冷凍回路」における「膨張弁」としてキャピラリーチューブを配設することもできるが、その場合には、キャピラリーチューブよりも上流側に電磁弁１３ａ，１５ａと同様の「開閉弁」を設けて蒸発器１４，１６への冷媒の供給量を調整可能に構成するのが好ましい（図示せず）。
【００３７】
水素ガス冷却用熱交換器３は、「水素ガス冷却用熱交換器」の一例であって、ガスステーション側設備ＸにおけるガスタンクＸａおよびディスペンサーＸｂの間（ガス配管Ｘｃ）に配設されている。この水素ガス冷却用熱交換器３は、冷凍ユニット２によって冷却されてブライン配管５を介して供給されるブラインと、ガス配管Ｘｃを介してガスタンクＸａから供給される水素ガスとの間で熱交換させることにより、ディスペンサーＸｂから自動車などに充填される直前の水素ガスを予め規定された温度（一例として、−３３℃〜−４０℃の温度範囲内の温度）まで冷却する。なお、本例の水素ガス冷却装置１では、水素ガス冷却用熱交換器３を一体的に備えて構成されているが、水素ガス冷却装置１の構成から水素ガス冷却用熱交換器３を除外して、外部機器で構成された「水素ガス冷却用熱交換器」にブラインを供給する構成を採用することもできる。
【００３８】
ブラインタンク４は、「第１の貯液槽」および「液溜まり」の一例であって、水素ガス冷却用熱交換器３から回収されたブラインの貯液（貯留）、および貯液したブラインの冷凍ユニット２への供給が可能に構成されて、後述するように、「熱媒液循環路」としてのブライン循環路に配設されている。この場合、水の比重よりも大きい比重のブラインを「熱媒液」として採用している本例の水素ガス冷却装置１では、「液溜まり」としてのブラインタンク４がブライン循環路において最も高い位置に配設されている。
【００３９】
また、本例のブラインタンク４は、上面が開口された容器体と、容器体における上面の開口部を閉塞する蓋体とで密閉構造に形成されると共に、図２に示すように、「熱媒液流入口」の一例であるブライン流入口４１、「熱媒液流出口」の一例であるブライン流出口４２、「空気導入口」の一例であるエア導入口４３、および「空気排出口」の一例であるエア排出口４４が設けられている。さらに、図１に示すように、本例の水素ガス冷却装置１では、ブラインタンク４内を「熱媒液循環路内の予め規定された位置」として、このブラインタンク４内のブラインの温度を検出可能な温度センサ４ａ（「温度センサ」の一例）がブラインタンク４内に配設されている。
【００４０】
ブライン配管５は、「熱媒液循環路を構成する熱媒液配管」の一例であって、図１に示すように、ブラインタンク４のブライン流出口４２と冷凍ユニット２の蒸発器１６とを相互に接続する配管５ａ、冷凍ユニット２の蒸発器１６，２４を相互に接続する配管５ｂ（「熱媒液が第３の蒸発器および第２の蒸発器をこの順で通過するように熱媒液配管が両蒸発器を相互に接続する」との構成の一例）、冷凍ユニット２の蒸発器２４と水素ガス冷却用熱交換器３とを相互に接続する配管５ｃ、および水素ガス冷却用熱交換器３とブラインタンク４のブライン流入口４１とを相互に接続する配管５ｄを備えて、ブラインタンク４、冷凍ユニット２および水素ガス冷却用熱交換器３の間でブラインを循環させることができるように構成されている。
【００４１】
また、本例の水素ガス冷却装置１では、上記の配管５ｃおよび配管５ｄを連結する配管５ｅ（バイパス配管）を備えると共に、この配管５ｅに制御弁Ｖｐ（一例として、電磁開閉弁）が配設されている。これにより、本例の水素ガス冷却装置１では、制御弁Ｖｐを閉塞状態に移行させることで冷凍ユニット２から配管５ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３にブラインが供給されて水素ガス冷却用熱交換器３から配管５ｄを介してブラインタンク４にブラインが回収されると共に、制御弁Ｖｐを開口状態に移行させることで冷凍ユニット２からのブラインの大半が水素ガス冷却用熱交換器３に供給されることなく配管５ｅを介して配管５ｃから配管５ｄに流入してブラインタンク４に回収させることが可能となっている。
【００４２】
液送ポンプ６は、「液送ポンプ」に相当し、一例として、ブライン配管５における上記の配管５ａに配設されて、ブラインタンク４から冷凍ユニット２にブラインを液送（圧送）する。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、上記したようにブライン配管５の各配管５ａ〜５ｅによって形成される「ブライン循環路（熱媒液循環路）」が閉鎖流路のため、液送ポンプ６によってブラインタンク４から冷凍ユニット２にブラインを液送する圧力によって冷凍ユニット２の蒸発器１６，２４をこの順で通過させられたブラインが冷凍ユニット２から水素ガス冷却用熱交換器３（または、ブラインタンク４）に圧送される（供給される）と共に、水素ガス冷却用熱交換器３に供給されたブラインが水素ガス冷却用熱交換器３からブラインタンク４にブラインが圧送される（回収される）。
【００４３】
また、後述するように冷凍ユニット２によってブラインが冷却された状態では、ブラインを液送する液送ポンプ６がブラインと同程度の極低温となる。したがって、本例の水素ガス冷却装置１では、図２に示すように、液送ポンプ６をカバー６ａによって覆うと共に、外部装置（一例として、ガスステーション側設備Ｘの一部）としての空気供給装置５０（「除湿装置」の一例：図２参照）から供給された低湿の空気（一例として、露点温度が−６０℃程度の空気）を液送ポンプ６の周囲（カバー６ａ内）に供給して液送ポンプ６を低湿の空気で覆う（大量の水分を含んだ空気が液送ポンプ６に接しない状態とする）ことにより、極低温まで温度低下した液送ポンプ６に霜付きが生じるのを回避する構成が採用されている。
【００４４】
この場合、図２に示すように、空気供給装置５０は、エアポンプ５１および圧縮空気除湿装置５２を備え、エアポンプ５１によって圧送した空気を圧縮空気除湿装置５２において除湿した後に液送ポンプ６に供給することができるように構成されている。なお、外部装置としての空気供給装置５０によって生成された空気を液送ポンプ６に供給する構成に代えて、空気供給装置５０（エアポンプ５１および圧縮空気除湿装置５２）と同様の装置を水素ガス冷却装置１の構成要素として設けて液送ポンプ６に低湿の空気を供給する構成を採用することもできる（図示せず）。
【００４５】
エア配管７は、空気供給装置５０によって除湿された空気を液送ポンプ６に供給する配管７ａ、液送ポンプ６に供給された空気をチャンバー８に案内する配管７ｂ、チャンバー８に案内された空気をブラインタンク４のエア導入口４３に案内する配管７ｃ、およびブラインタンク４内の空気を大気に排出するための配管７ｄを備えている。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、上記の配管７ｂ、チャンバー８および配管７ｃが相俟って「空気案内用配管」が構成されている。また、チャンバー８には、配管７ｂを介して案内された空気を大気に排出するための配管８ａが接続されている。
【００４６】
また、本例の水素ガス冷却装置１では、ブラインタンク４のエア導入口４３に上記の配管７ｃを介して逆止弁Ｖｉ（「第１の逆止弁」の一例）が接続され、ブラインタンク４内の圧力が「予め規定された第１の圧力（一例として、大気圧）」を下回ったときにブライン流出口４２からブラインタンク４内への空気の導入が許容される構成が採用されている。さらに、本例の水素ガス冷却装置１では、ブラインタンク４のエア排出口４４に上記の配管７ｄを介して逆止弁Ｖｏ（「第２の逆止弁」の一例）が接続され、ブラインタンク４内の圧力が「予め規定された第２の圧力（一例として、１ｋＰａ）」を超えたときにブラインタンク４内の空気のエア排出口４４からの排出が許容される構成が採用されている。なお、エア導入口４３からの空気の導入やエア排出口４４からの空気の排出に関しては、後に詳細に説明する。
【００４７】
制御部９は、「制御部」の一例であって、水素ガス冷却装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部９は、冷凍ユニット２における圧縮機１１，２１、電磁弁１３ａ，１５ａおよび電子膨張弁１３ｂ，１５ｂを制御して高温側冷凍回路１０の冷凍能力や低温側冷凍回路２０の冷凍能力を変化させる（制御する）。また、制御部９は、液送ポンプ６を制御してブラインタンク４から冷凍ユニット２にブラインを液送させる。さらに、制御部９は、制御弁Ｖｐを制御して閉塞状態および開口状態のいずれかに移行させることで、冷凍ユニット２から水素ガス冷却用熱交換器３へのブラインの供給量を変化させる（制御する）。また、制御部９は、後述する集水処理を実行し、ブライン循環路内のブラインに含まれている水分をブラインタンク４に集水させる。
【００４８】
この水素ガス冷却装置１では、水素ガスの冷却を行う必要がないときに、ブラインに吸水されている水分をブラインタンク４に集水する集水処理を任意のタイミングで実行させることができるように構成されている。一例として、ガスステーション側設備Ｘおよび水素ガス冷却装置１が設置されているガスステーションの開店に先立って集水処理を実行させる場合には、開店時刻よりも前に集水処理を完了させることができるタイミングで水素ガス冷却装置１を起動させる。この際に、制御部９は、まず、集水処理を実行する必要があるか否かを判別する。具体的には、制御部９は、まず、ブラインタンク４に配設されている温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいてブラインタンク４内のブラインの温度（「予め規定された位置における熱媒液の温度」の一例）を特定し、特定した温度が０℃（「水の凍結温度」）よりも高温であるか否かを判別する。
【００４９】
この場合、特定した温度が０℃よりも低温のときには、後述するように、ブラインの吸水率が充分に低下した状態となっており、ブラインに吸水されている水分が極少量であるため、集水処理が不要となる。このため、制御部９は、特定した温度が０℃よりも低温のときに、集水処理を実行することなく、後述する「処理Ａ」および「処理Ｂ」をこの順で実行してブラインを冷却する。
【００５０】
また、制御部９は、特定した温度が０℃よりも高温のときに、水素ガス冷却装置１の起動時に集水処理を実行するように設定されているか否かを判別する。この場合、前述したように、本例の水素ガス冷却装置１では、空気供給装置５０によって除湿されて液送ポンプ６に供給された空気をブラインタンク４に導入する構成が採用されており、後述するように、ブライン中に大量の水分が吸水される事態が回避されている。このため、利用者が、ブライン中に含まれる水分量が充分に少ないと判断したときには、集水処理を実行しないように設定しておくことにより、水素ガスの冷却に適した極低温までブラインを冷却するのに要する時間を、集水処理に要する時間の分だけ短縮することが可能となる。したがって、制御部９は、集水処理を実行しないように設定されているときには、集水処理を実行することなく、後述する「処理Ａ」および「処理Ｂ」をこの順で実行してブラインを冷却する。
【００５１】
一方、特定した温度が０℃以上の状態において、集水処理を実行するように設定されているときには（「予め規定された第１の条件」が満たされたときの一例）、制御部９は、集水処理を開始する。具体的には、制御部９は、図３の時点ｔ０において集水処理を開始し、冷凍ユニット２を制御してブラインの冷却処理を開始させると共に、液送ポンプ６を制御してブラインタンク４から冷凍ユニット２へのブラインの液送を開始させる。これに応じて、高温側冷凍回路１０の圧縮機１１および低温側冷凍回路２０の圧縮機２１による冷媒の圧縮処理を開始されると共に、ブラインタンク４から配管５ａを介して冷凍ユニット２にブラインが供給される。なお、集水処理の実行の有無に拘わらず、水素ガス冷却装置１の起動直後に、液送ポンプ６への霜付きを防止する霜付き防止処理が開始されるが、この霜付き防止処理については、後に詳細に説明する。
【００５２】
この場合、水素ガス冷却装置１が長時間に亘って停止していた状態において起動させられたときには、ブラインタンク４内やブライン配管５内のブラインの温度が、水素ガスの冷却に適した温度よりも高温（一例として、外気温と同程度の２５℃程度）まで温度上昇した状態となっている。このような高温のブラインを冷凍ユニット２における低温側冷凍回路２０の蒸発器２４によって冷却しようとしたとき（高温のブラインが液送されている状態において低温側冷凍回路２０を動作させたとき）には、蒸発器２４内における冷媒の気化量が増加して低温側冷凍回路２０内の冷媒圧力が過剰に高くなり、圧縮機２１に大きな負担が掛かるだけでなく、高温のブラインを短時間で温度低下させるのが困難であることに起因して、ブラインを極低温まで冷却するのに長時間を要することとなる。したがって、本例の水素ガス冷却装置１では、制御部９が、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいてブラインタンク４内のブラインの温度を特定し、特定した温度に応じて冷凍ユニット２の動作状態を変更する構成が採用されている。
【００５３】
具体的には、制御部９は、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定したブラインタンク４内のブラインの温度（「予め規定された位置における熱媒液の温度」の一例）が、一例として、−３３℃（「予め規定された第２の温度」の一例）以上の温度になっているとの条件（「条件Ａ」の一例）が満たされているときに、低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）によるブラインの冷却を行うことなく、高温側冷凍回路１０（蒸発器１６）によってブラインを冷却する「処理Ａ」を実行する。また、後述するように、集水処理が完了した後に「処理Ａ」を継続して実行することにより、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が、−３３℃を下回っているとの条件（「条件Ｂ」の一例）が満たされたときに、制御部９は、電磁弁１３ａ，１５ａおよび電子膨張弁１３ｂ，１５ｂを制御して蒸発器１４への冷媒の供給量を上記の「処理Ａ」の実行時よりも増加させて蒸発器１４によって低温側冷凍回路２０の凝縮器２２を冷却しつつ低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）によってブラインを冷却する「処理Ｂ」を実行する。
【００５４】
この際に、長時間に亘る停止状態の後の起動直後であることに起因してブラインの温度が２５℃程度となっている本例において、制御部９は、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインの温度が−３３℃以上であると判別し、上記の「処理Ａ」を「第１の処理」として実行する。具体的には、制御部９は、まず、制御弁Ｖｐを閉塞状態に制御する。この際には、ブラインタンク４、冷凍ユニット２および水素ガス冷却用熱交換器３をこの順で循環する循環路が形成され、液送ポンプ６によってブラインタンク４から配管５ａを介して冷凍ユニット２に供給されたブラインが配管５ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３に供給された後に、配管５ｄを介してブラインタンク４内に回収される。
【００５５】
また、制御部９は、電子膨張弁２３を制御して開度を低下させることで蒸発器２４への冷媒の吐出量を減少させる。これにより、低温側冷凍回路２０によるブラインの冷却が実質的に停止した状態となり、配管５ａ，５ｂを介して蒸発器２４に高温のブラインが供給されても、蒸発器２４内における冷媒の気化量が過剰に増加する事態（低温側冷凍回路２０内の冷媒圧力が過剰に高くなる事態）が回避される。さらに、制御部９は、電磁弁１３ａを閉塞状態に制御して凝縮器１２から電子膨張弁１３ｂ（蒸発器１４）への冷媒の通過を遮断させると共に、電磁弁１５ａを開口状態に制御して凝縮器１２から電子膨張弁１５ｂ（蒸発器１６）への冷媒の通過を許容させる。これにより、凝縮器１２において凝縮された冷媒が電子膨張弁１５ｂを介して蒸発器１６に供給される結果、配管５ａを介して蒸発器１６に供給されるブラインが蒸発器１６において好適に冷却される。
【００５６】
また、蒸発器１６において冷却されたブラインは、配管５ｂを介して蒸発器２４に供給されるものの、電子膨張弁２３の開度が低下させられて蒸発器２４への冷媒吐出量が減少させられているため、蒸発器２４によって殆ど冷却されることなく、配管５ｃ、水素ガス冷却用熱交換器３および配管５ｄを介してブラインタンク４内に回収される。さらに、ブラインタンク４内に回収されたブラインは、液送ポンプ６によって再び冷凍ユニット２に供給される（「冷凍ユニットによって熱媒液を冷却しつつ液送ポンプによって熱媒液を循環させる第１の処理」の一例）。また、制御部９は、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定したブラインタンク４内のブラインの温度が２℃（ブラインに含まれている水分の凍結温度よりも高温の「第１の温度」の一例）まで低下するまで、上記の「第１の処理」としての「処理Ａ」を継続して実行する。これにより、ブラインタンク４、冷凍ユニット２および水素ガス冷却用熱交換器３を循環させられているブラインの温度が２５℃から徐々に低下する。
【００５７】
この場合、この水素ガス冷却装置１において採用しているブラインでは、常温（例えば、２５℃）における吸水率が９００ｐｐｍであるのに対し、温度低下するほど吸水率が低下して、水分が凍結する０℃よりもやや高い温度である２℃まで低下したときの吸水率は、２００ｐｐｍとなる。したがって、上記の「第１の処理」としての「処理Ａ」を継続して実行することで、ブラインの温度が徐々に低下することにより、集水処理の開始時点においてブラインに吸水されていた水分がブラインから分離した状態となる。また、前述したように、この水素ガス冷却装置１において採用しているブラインは、その比重が水の比重よりも大きいため、温度低下に伴ってブラインから分離した水分は、ブラインよりも上方に位置する状態となる。
【００５８】
さらに、本例の水素ガス冷却装置１では、ブライン循環路において最も高い位置にブラインタンク４が配設されている。したがって、冷凍ユニット２によって冷却されつつ液送ポンプ６によってブラインがブライン循環路を循環させられているこの状態においては、ブラインから分離した水分がブラインと共にブラインタンク４に回収され、ブラインタンク４内の水分が、ブラインタンク４よりも下方に位置している冷凍ユニット２に向かって流出することなく、ブラインタンク４内に貯留された状態が維持される。これにより、ブライン循環路の各部においてブラインに吸水されていた水分がブラインタンク４に集水される。
【００５９】
また、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が、ブラインの吸水率が充分に低下し、かつブライン中の水分やブラインから分離した水分が凍結することのない２℃まで低下した図３の時点ｔ１において、制御部９は、冷凍ユニット２によるブラインの冷却を中断する条件（「第２の条件」の一例）が満たされたと判別する。この際に、制御部９は、「処理Ａ」を中断し、冷凍ユニット２によるブラインの冷却を停止させた状態で液送ポンプ６によるブラインの循環を継続させる処理（「第２の処理」の一例）を開始する。
【００６０】
具体的には、制御部９は、圧縮機１１，２１を停止させ、かつ電子膨張弁２３の開度を低下させた状態、および電磁弁１３ａを閉塞させた状態を維持しつつ、電磁弁１５ａを閉塞状態に移行させる。これにより、高温側冷凍回路１０（蒸発器１６）および低温側冷凍回路２０（蒸発器１６）によるブラインの冷却（冷凍ユニット２によるブラインの冷却）が実質的に停止した状態となり、冷凍ユニット２において冷却されることなく配管５ｃに流出したブラインが、水素ガス冷却用熱交換器３および配管５ｄを通過させられてブライン流入口４１からブラインタンク４に回収され、ブライン流出口４２から配管５ａを介して冷凍ユニット２に再び圧送される状態となる。
【００６１】
この際には、図３に示すように、液送ポンプ６からの発熱や、外気温および地熱等の影響を受けてブラインの温度が徐々に上昇するものの、「第１の処理」によって吸水率が充分に低下させられて水分が分離させられたブライン、およびブラインから分離した水分が、液送ポンプ６による圧送が継続されていることでブラインタンク４に回収される結果、ブラインから分離した水分がブラインタンク４に集水される状態が継続される。また、時点ｔ１において冷凍ユニット２によるブラインの冷却を停止させた後に、ブラインタンク４内のブラインの温度が５℃となった時点ｔ２において、制御部９は、液送ポンプ６によるブラインの圧送を停止させる条件（「第３の条件」の一例）が満たされたと判別する。
【００６２】
この際に、制御部９は、冷凍ユニット２によるブラインの冷却、および液送ポンプ６によるブラインの循環（圧送）の双方を停止させた状態を、予め規定された時間Ｔ２３（ガスステーションの業務に影響のない範囲内で可能な限り長い時間：一例として、３時間）が経過する（「第４の条件」の一例）まで維持する処理（「第３の処理」の一例）を実行する。この際には、吸水率が充分に低下する温度まで冷却されているブラインからの水分の分離が進行し、分離した水分がブライン配管５内を浮上してブラインタンク４に集水される。これにより、ブラインに吸水されていた水分の大半がブラインタンク４に集水された状態となる。
【００６３】
一方、液送ポンプ６を停止させた時点ｔ２から上記の時間Ｔ２３が経過した時点ｔ３において、制御部９は、「第３の処理」を終了することで集水処理を終了して「処理Ａ」を再開する。なお、本例とは相違するが、上記の時間Ｔ２３が経過する以前（「第４の条件」が満たされる以前）に水素ガスの冷却を開始する必要が生じたときには、「第３の処理（集水処理）」を強制終了させることもできる。この際にも、制御部９は、「処理Ａ」を再開する。
【００６４】
具体的には、制御部９は、液送ポンプ６を制御してブラインの圧送を再開させると共に、冷凍ユニット２の圧縮機１１，２１の動作を再開させて冷媒を圧縮させ、かつ電磁弁１５ａを開口状態に制御して凝縮器１２から電子膨張弁１５ｂ（蒸発器１６）への冷媒の通過を許容させる。これにより、上記の集水処理における「第２の処理」以降に冷凍ユニット２（高温側冷凍回路１０の蒸発器１６）による冷却が中断されている間にやや温度上昇したブラインが蒸発器１６において好適に冷却され、その温度が徐々に低下する。
【００６５】
この際に、「処理Ａ」の再開によって、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインの温度が水分の凍結温度である０℃以下となるが、上記の集水処理によってブラインから分離された水分がブラインタンク４に集水されているこの状態では、ブラインタンク４内において水分が凍結してブラインタンク４内に氷が形成され、蒸発器１６等に水分が氷結する事態が回避される。この後、制御部９は、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−３３℃を下回るまで（「条件Ａ」が満たされている間）、上記の「処理Ａ」を継続して実行する。これにより、ブラインタンク４、冷凍ユニット２および水素ガス冷却用熱交換器３の間で循環させられているブラインの温度がさらに低下する。なお、集水処理を実行せずに、水素ガス冷却装置１の起動直後からブラインの冷却だけを目的とする冷却処理を開始した場合においても、「処理Ａ」が実行されることでブラインの温度が徐々に低下する。
【００６６】
一方、上記の「処理Ａ」を継続することで、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−３３℃を下回った時点ｔ４において、制御部９は、「条件Ｂ」が満たされたとして「処理Ｂ」を実行する。具体的には、制御部９は、制御弁Ｖｐを閉塞状態に制御した状態を維持しつつ、電磁弁１５ａを制御して凝縮器１２から電子膨張弁１５ｂ（蒸発器１６）への冷媒の通過を遮断させると共に、電磁弁１３ａを制御して凝縮器１２から電子膨張弁１３ｂ（蒸発器１４）への冷媒の通過を許容させる。これにより、凝縮器１２において凝縮された冷媒が電子膨張弁１３ｂを介して蒸発器１４に供給される結果、蒸発器１４と一体化されている凝縮器２２が蒸発器１４によって好適に冷却され、低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）においてブラインを冷却するのに必要とされる充分な量の冷媒が凝縮器２２において凝縮される。
【００６７】
また、制御部９は、電子膨張弁２３を制御して開度を増加させることで蒸発器２４への冷媒の吐出量を増加させる。これにより、ブラインタンク４から配管５ａ、蒸発器１６および配管５ｂを介して蒸発器２４に供給されるブラインが蒸発器２４内の冷媒と熱交換させられて充分に冷却され、配管５ｃ、水素ガス冷却用熱交換器３および配管５ｄを介してブラインタンク４内に回収される。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、低温側冷凍回路２０の蒸発器２４によってブラインを冷却する「処理Ｂ」に先立って高温側冷凍回路１０の蒸発器１６によってブラインを冷却する「処理Ａ」が実行されて、「処理Ｂ」に際して蒸発器２４に供給されるブラインの温度が−３３℃を下回る充分に低い温度となっている。したがって、蒸発器２４内における冷媒の気化量が過剰に高くなって低温側冷凍回路２０内の冷媒圧力が過剰に高くなる事態を招くことなく、ブラインを好適に冷却することが可能となる。
【００６８】
また、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−４０℃まで低下した時点ｔ５において、制御部９は、制御弁Ｖｐを開口状態に制御する。この際には、ブラインタンク４および冷凍ユニット２の間でブラインが循環する循環路が形成され、液送ポンプ６によってブラインタンク４から配管５ａを介して冷凍ユニット２に供給されて配管５ｃに流れ込んだブラインの大半が、水素ガス冷却用熱交換器３に供給されることなく配管５ｅを介して配管５ｄに流入してブラインタンク４内に回収される状態となる。この後、「処理Ｂ」を継続して実行することにより、ブラインタンク４内のブラインの温度が−５５℃程度となるようにブラインが充分に冷却された状態となる。この場合、「処理Ｂ」の実行によって、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインの温度が水分の凍結温度である０℃以下の状態が維持されるが、前述した集水処理によって水分が分離されてブラインタンク４に集水されているこの状態では、ブラインタンク４内において水分が凍結してブラインタンク４内に氷が形成された状態が維持され、蒸発器２４等に水分が氷結する事態が回避される。
【００６９】
なお、「処理Ｂ」における高温側冷凍回路１０の制御に関しては、「第３の蒸発器」に相当する蒸発器１６への冷媒の供給を停止すると共に「第１の蒸発器」に相当する蒸発器１４への冷媒の供給を開始することにより、蒸発器１６によってブラインを冷却することなく蒸発器１４によって凝縮器２２を冷却する上記の制御方法だけでなく、「処理Ｂ」を開始してからの経過時間が短いとき（高温側冷凍回路１０の冷却可能温度の下限よりもブラインの温度が高いとき：一例として、ブライン温度が−４０℃以上のとき）には、蒸発器１６への冷媒の供給量を減少させると共に蒸発器１４への冷媒の供給を開始することにより、蒸発器１６によるブラインの冷却を継続しつつ蒸発器１４によって凝縮器２２を冷却する方法を採用することもできる。
【００７０】
さらに、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−５５℃になったときに、制御部９は、ブラインの温度が−５５℃になったと特定した時点から予め規定された時間（数十秒から数百秒：一例として、３００秒）が経過した時点ｔ６において、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−５５℃を下回る温度を維持しているか否かを判別する。この際に、−５５℃を下回る温度を維持しているときには、液送ポンプ６を停止させると共に、冷凍ユニット２を停止させて上記の「処理Ｂ」を終了させる。これにより、液送ポンプ６や冷凍ユニット２を不要に動作させることに起因するエネルギーの浪費が回避される。
【００７１】
この場合、水素ガス冷却装置１における各構成要素は、外気の熱や地熱によるブラインの温度上昇を回避するために断熱材で覆われているものの、液送ポンプ６や冷凍ユニット２を停止させた状態では、ブラインタンク４内やブライン配管５内のブラインの温度が徐々に上昇する。したがって、制御部９は、冷凍ユニット２や液送ポンプ６を停止させた後にも温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づくブラインタンク４内のブラインの温度を監視し、センサ信号Ｓ４ａに基づいて特定される温度が予め規定された温度（一例として、−５２℃）以上まで温度上昇したときに、液送ポンプ６によるブラインの液送、および冷凍ユニット２によるブラインの冷却を再開する。
【００７２】
この場合、制御部９は、停止状態の冷凍ユニット２を再稼働させるときに、ブラインタンク４内のブライン温度に拘わらず、低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）によるブラインの冷却を行うことなく高温側冷凍回路１０（蒸発器１６）によってブラインを冷却する「処理Ａ」を実行する。また、制御部９は、「処理Ａ」を開始してから予め規定された時間（一例として、３００秒）が経過した時点において、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいてブラインタンク４内のブラインの温度を特定し、特定した温度が−３３℃を下回っているときには、「条件Ｂ」が満たされていると判別して、上記の「処理Ｂ」を実行する。これにより、ブラインタンク４内のブラインの温度が−５５℃となるように水素ガス冷却装置１内のすべてのブラインが再び冷却された状態となり、後述するように水素ガス冷却用熱交換器３において水素ガスを充分に冷却可能な極低温のブライン（−５５℃から−５２℃の範囲内のブライン）がブラインタンク４に貯液された状態が維持される。
【００７３】
一方、ガスステーションにおいて水素燃料電池車などの自動車に水素ガスを充填する際には、一例として、ガスステーション側設備Ｘから水素ガス冷却装置１の制御部９に給気開始信号が出力され、これに伴い、制御部９が、水素ガス冷却用熱交換器３における水素ガスの冷却処理を開始する。この際に、制御部９は、まず、制御弁Ｖｐを閉塞状態に制御する。また、液送ポンプ６が停止状態のときには、液送ポンプ６を制御してブラインの液送を開始させる。これにより、−５５℃〜−５２℃の範囲内のブラインがブラインタンク４から冷凍ユニット２および配管５ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３に供給される。
【００７４】
また、ガスステーション側設備Ｘにおいては、ガスタンクＸａからディスペンサーＸｂにガス配管Ｘｃを介して水素ガスが供給されてディスペンサーＸｂから自動車の燃料タンク（ガスタンク：車両側タンク）内に充填される。この際に、水素ガスが水素ガス冷却用熱交換器３を通過させられる際に−５５℃〜−５２℃の範囲内のブラインと熱交換させられて冷却されるため、充分に温度低下した水素ガス（−３３℃〜−４０℃の水素ガス）が車両側タンク内に充填される結果、その充填効率を充分に向上させることが可能となる。
【００７５】
また、水素ガス冷却用熱交換器３において水素ガスを冷却することで温度上昇したブラインは、配管５ｄを介してブラインタンク４に回収される。このため、水素ガスの冷却時には、温度上昇したブラインが流入することでブラインタンク４内のブラインの温度が上昇する。したがって、水素ガスの冷却を開始した時点において冷凍ユニット２を停止させていたときには、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定されるブラインタンク４内のブラインの温度が−５２℃以上となったときに、制御部９が、停止状態の冷凍ユニット２の動作を動作させて上記の「処理Ａ」を実行する。
【００７６】
また、制御部９は、「処理Ａ」を開始してから予め規定された時間（本例では、３００秒）が経過した時点において、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいてブラインタンク４内のブラインの温度を特定する。この際に、制御部７は、後述するように、特定した温度が−３３℃以上のときには、「処理Ａ」を継続して実行し、その後に予め規定された時間（３００秒）が経過した時点において、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいてブラインタンク４内のブラインの温度を再び特定する。また、特定した温度が−３３℃を下回っているときには、「条件Ｂ」が満たされていると判別して、上記の「処理Ｂ」を実行する。これにより、冷凍ユニット２によって冷却されたブラインが配管５ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３に供給される結果、水素ガスが充分に冷却される。
【００７７】
また、自動車（車両側タンク）への水素ガスの充填が完了したときには、ガスステーション側設備Ｘから水素ガス冷却装置１の制御部９に給気終了信号が出力され、これに伴い、制御部９が、水素ガス冷却用熱交換器３における水素ガスの冷却処理を終了する。この際に、制御部９は、制御弁Ｖｐを開口状態に制御する。これにより、ブラインタンク４と冷凍ユニット２との間でブラインを循環させる循環路が形成されて、水素ガスの冷却によって温度上昇したブラインタンク４内のブラインが、冷凍ユニット２によって−５５℃〜−５２℃の範囲内まで充分に冷却される。
【００７８】
なお、水素ガスを充填した車両側タンクの容量が大きいときや、複数台の車両に対して水素ガスの充填を連続して実行したときには、水素ガス冷却用熱交換器３において大量の水素ガスを冷却したことで高温のブラインがブラインタンク４に大量に流入することに起因してブラインタンク４内のブラインの温度が−３３℃以上となることがある。この際に、制御部９は、前述した「条件Ａ」が満たされたとして、前述した「処理Ａ」を実行する。これにより、−３３℃よりも高い温度まで温度上昇してしまったブラインタンク４内のブラインを短時間で−３３℃まで冷却することができ、その後に、ブラインタンク４内のブラインの温度が−３３℃を下回ったとき（「条件Ｂ」が満たされたとき）に「処理Ｂ」を実行することで、ブラインタンク４内にブラインを−５５℃まで充分に冷却することができる。
【００７９】
また、一例として、ガスステーションの閉店に伴って水素ガス冷却装置１を停止させたときには、前述した集水処理によってブラインタンク４に集水された水分をブラインタンク４から除去する。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、集水処理が完了し、その後に「処理Ａ」や「処理Ｂ」が継続して実行されることで、ブラインタンク４内のブラインの温度が水分の凍結温度よりも充分に低い温度に維持されている。このため、水素ガス冷却装置１を停止させた時点においては、集水処理によってブラインタンク４内に集水された水分が、ブラインタンク４内において凍結して氷の状態でブラインタンク４内に残留した状態となっている。したがって、ブラインタンク４の蓋体を開けて氷を除去することにより、ブラインタンク４内を含むブライン循環路内の水分を容易に除去することができる。なお、ブラインタンク４からの氷の除去作業については、水素ガス冷却装置１を動作させている最中に実施してもよい。
【００８０】
一方、前述したように、本例の水素ガス冷却装置１では、液送ポンプ６への霜付きを防止する霜付き防止処理が継続的に実行されている。具体的には、エアポンプ５１によって圧送されて圧縮空気除湿装置５２において除湿された低湿の空気（一例として、露点温度が−６０℃の空気）が配管７ａを介して液送ポンプ６の周囲（カバー６ａ内）に供給されることにより、液送ポンプ６が低湿の空気によって覆われた状態となる。したがって、冷凍ユニット２によって冷却されて極低温となっているブラインを圧送することで、液送ポンプ６がブラインと同程度の極低温まで温度低下した状態においても、液送ポンプ６の周囲に水分を含む空気が存在しない結果、液送ポンプ６に霜付きが生じる事態が回避される。また、霜付き防止のために空気供給装置５０から液送ポンプ６に対して低湿の空気が継続的に供給され、これに起因して、カバー６ａ内の低湿の空気が配管７ｂを介してチャンバー８に案内される。この後、後述するように、配管７ｃに配設されている逆止弁Ｖｉが閉塞状態のときには、チャンバー８に案内された空気は配管８ａを介して大気に排出される。
【００８１】
また、霜付き防止処理と並行して水素ガス冷却装置１においてブラインの冷却処理が実行されている状態においては、温度低下に伴ってブラインの体積が減少する結果、ブラインタンク４内の圧力が低下する。この際に、ブラインの体積の減少に伴ってブラインタンク４内の圧力が大気圧（「第１の圧力」の一例）を下回ったときには、逆止弁Ｖｉが開口状態に移行して、チャンバー８からブラインタンク４（エア導入口４３）への空気の導入が許容される。この際には、液送ポンプ６からチャンバー８に案内されている低湿の空気が配管７ｃを介してエア導入口４３からブラインタンク４内に導入される結果、ブラインタンク４内の圧力が過剰に低下する事態が回避される。
【００８２】
この場合、エア導入口４３からブラインタンク４内に導入される空気は、液送ポンプ６への霜付きを防止するために空気供給装置５０において除湿されている。したがって、エア導入口４３からブラインタンク４内に導入される空気に含まれている水分が少量のため、ブラインタンク４内においてこの空気に接するブラインに水分が大量に吸水される事態が回避される。また、エア導入口４３からブラインタンク４内に導入される空気は、極低温の液送ポンプ６の周囲（カバー６ａ内）を通過させられることで充分に低い温度となっている。したがって、大気と同程度の高温の空気をブラインタンク４内に導入するのとは異なり、エア導入口４３から導入される空気に接したブラインがブラインタンク４内において揮発する量が極少量となっている。この後、エア導入口４３からの空気の導入に伴ってブラインタンク４内の圧力が大気圧以上となったときには、逆止弁Ｖｉが閉塞状態に移行して、チャンバー８からブラインタンク４（エア導入口４３）への空気の導入が停止する。
【００８３】
また、水素ガスの冷却等に起因してブラインの温度が上昇したときには、ブラインの体積が増加する結果、ブラインタンク４内の圧力が上昇する。この際に、ブラインの体積の増加に伴ってブラインタンク４内の圧力が１ｋＰａ（「第２の圧力」の一例）を超えたときには、逆止弁Ｖｏが開口状態に移行して、ブラインタンク４内の空気の排出が許容される。この際には、ブラインタンク４内の空気が配管７ｄを大気に排出される結果、ブラインタンク４内の圧力が過剰に上昇する事態が回避される。この後、エア排出口４４（配管７ｄ）からの空気の排出に伴ってブラインタンク４内の圧力が１ｋＰａ以下となったときには、逆止弁Ｖｏが閉塞状態に移行して、ブラインタンク４内からの空気の排出が停止する。これにより、ブラインの温度が変化して体積が変化しても、ブライン循環路内のブラインの圧力が所定の圧力範囲内に維持される結果、液送ポンプ６によってブラインを好適に循環させることが可能となる。
【００８４】
このように、この水素ガス冷却装置１によれば、空気供給装置５０（圧縮空気除湿装置５２）によって除湿されて液送ポンプ６に供給された空気をブラインタンク４に案内する配管７ｂ、チャンバー８および配管７ｃをブラインタンク４のエア導入口４３に接続したことにより、冷凍ユニット２による冷却処理によってブラインの温度が低下して体積が減少しても、空気供給装置５０から液送ポンプ６に供給されている空気がエア導入口４３からブラインタンク４に導入されるため、ブラインタンク４内の圧力が過剰に低下する事態を好適に回避することができると共に、大量の水分を含んだ大気等をブラインタンク４内に直接導入する構成とは異なり、液送ポンプ６への霜付きを防止するために空気供給装置５０において除湿された空気をブラインタンク４に導入することで、ブラインタンク４内のブラインに水分が大量に吸水される事態を好適に回避することができる。また、ブラインの温度が上昇して体積が増加しても、ブラインタンク４内の空気がエア排出口４４からブラインタンク４の外部に排出されるため、ブラインタンク４内の圧力が過剰に上昇する事態も好適に回避することができる。さらに、ブラインに水分が吸水されるのを回避するために、ブラインタンク４内に導入することだけを目的として専用の除湿装置によって除湿した空気をエア導入口４３からブラインタンク４内に導入する構成と比較して、液送ポンプ６への霜付きの防止を目的として空気供給装置５０において除湿された空気を有効利用することで、ブラインタンク４内の圧力を低コストで好適な圧力範囲内に維持することができる。
【００８５】
また、この水素ガス冷却装置１によれば、ブラインタンク４内の圧力が予め規定された「第１の圧力」を下回ったときにエア導入口４３からブラインタンク４内への空気の導入を許容する逆止弁Ｖｉと、ブラインタンク４内の圧力が予め規定された「第２の圧力」を超えたときにブラインタンク４内の空気のエア排出口４４からの排出を許容する逆止弁Ｖｏとを備えたことにより、逆止弁Ｖｉを設けずに空気供給装置５０から液送ポンプ６に供給した低湿の空気をブラインタンク４内に常時案内させる構成とは異なり、ブラインタンク４内の圧力が低下したときだけ空気が導入されるため、ブラインタンク４内におけるブラインの揮発量を充分に低減することができる。また、逆止弁Ｖｏを設けたことで、ブラインタンク４内の圧力が低下したときに、エア排出口４４からブラインタンク４の周囲の空気がブラインタンク４内に侵入する事態を好適に回避することができる結果、ブラインタンク４内のブラインに大気中の水分が吸水される事態を好適に回避することができる。
【００８６】
さらに、この水素ガス冷却装置１によれば、水の比重よりも大きい比重のブラインを水素ガス冷却用熱交換器３に供給して水素ガス冷却用熱交換器３において水素ガスを冷却可能に構成すると共に、ブラインを循環させる「ブライン循環路」において最も高い位置に「液溜まり」としてのブラインタンク４を配設したことにより、ブラインに吸水されている水分がブラインから分離したときに、その比重がブラインの比重よりも小さい水分を、最も高い位置に配設されているブラインタンク４内に好適に集水することができ、また、ブラインタンク４内に集水されてブラインよりも上方に位置している水分がブラインタンク４よりも下方に位置する冷凍ユニット２等に向かって移動する事態を好適に回避することができる。
【００８７】
また、この水素ガス冷却装置１では、制御部９が、「ブライン循環路」内の予め規定された位置におけるブラインの温度（本例では、ブラインタンク４内のブラインの温度）が水の凍結温度（０℃）よりも高温になっている状態において予め規定された「第１の条件」が満たされたときに、冷凍ユニット２によってブラインを冷却しつつ液送ポンプ６によってブラインを循環させる「第１の処理」を実行し、予め規定された位置におけるブラインの温度が水の凍結温度よりも高温の予め規定された「第１の温度（一例として、２℃）」まで低下するとの「第２の条件」が満たされたときに、冷凍ユニット２によるブラインの冷却を停止した状態で液送ポンプ６によるブラインの循環を継続して実行する「第２の処理」を実行し、予め規定された「第３の条件」が満たされたときに、冷凍ユニット２によるブラインの冷却、および液送ポンプ６によるブラインの循環の双方を停止させた状態を「第４の条件」が満たされるまで維持する「第３の処理」を実行する。
【００８８】
したがって、この水素ガス冷却装置１によれば、「第１の処理」を実行することでブラインの吸水率を充分に低下させ、ブラインに吸水されている水分をブラインから好適に分離させることができ、「第２の処理」を実行することで、ブラインから分離した水分をブラインと共にブラインタンク４に向けて移動させ、その後に「第３の処理」を実行することで、「第２の処理」においてブラインタンク４まで移動できなかった水分を、ブラインとの比重差によってブラインタンク４内まで移動させることができるため、ブライン循環路内に存在する水分をブラインタンク４内に好適に集水することができる。
【００８９】
さらに、この水素ガス冷却装置１では、ブラインを冷却可能な蒸発器１６と、蒸発器１４，１６への冷媒の供給量を調整する電磁弁１３ａ，１５ａおよび電子膨張弁１３ｂ，１５ｂとを備えて高温側冷凍回路１０が構成され、ブライン配管５の配管５ｂによってブラインが蒸発器１６，２４をこの順で通過するように蒸発器１６，２４が相互に接続され、制御部９が、予め規定された位置におけるブラインの温度（本例では、ブラインタンク４内のブラインの温度）が予め規定された「第２の温度本例では、−３３℃」以上になっているとの「条件Ａ」が満たされているときに、蒸発器２４によるブラインの冷却を行うことなく蒸発器１６によってブラインを冷却する「処理Ａ」を実行すると共に、予め規定された位置におけるブラインの温度が上記の「第２の温度」を下回っているとの「条件Ｂ」が満たされているときに、電磁弁１３ａ，１５ａおよび電子膨張弁１３ｂ，１５ｂを制御して蒸発器１４への冷媒の供給量を「処理Ａ」の実行時よりも増加させて蒸発器１４によって凝縮器２２を冷却しつつ蒸発器２４によってブラインを冷却する「処理Ｂ」を実行する。
【００９０】
したがって、この水素ガス冷却装置１によれば、例えば、「第１の処理」に際してブラインの温度が高温のときに低温側冷凍回路２０によるブラインの冷却を実行しない「処理Ａ」を実行することにより、圧縮機２１が破損する事態や、圧縮機２１の破損を回避するために低温側冷凍回路２０を緊急停止させる事態を確実に回避することができるだけでなく、高温のブラインの冷却効率が高い高温側冷凍回路１０（蒸発器１６）によってブラインを冷却することで高温のブラインを短時間で温度低下させることができると共に、例えば、「第３の処理」を完了した後にブラインの冷却を再開して低温側冷凍回路２０によって好適に冷却可能な温度までブラインの温度が低下したときに「処理Ｂ」を実行して低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）によってブラインを冷却することでブラインを目標温度まで冷却することができるため、高温のブラインを目標温度まで短時間で確実に冷却することができる。
【００９１】
また、この水素ガス冷却装置１によれば、制御部９が、ブラインタンク４に配設されたて温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａに基づいて特定したブラインの温度が上記の「第１の温度」まで低下したときに「第２の条件」が満たされたと判別して「第２の処理」を実行することにより、例えば、「予め規定された位置」とは異なる位置のブラインの温度を監視して「予め規定された位置」におけるブラインの温度を演算し、演算した温度に基づいて「第２の条件」が満たされているかを判別して「第２の処理」を実行する構成の「水素ガス冷却装置」とは異なり、温度センサ４ａからのセンサ信号Ｓ４ａによって特定したブラインの温度に基づいて「第２の条件」が満たされているか否かを直接的に判別することができるため、煩雑な演算処理を実行することなく、「第２の処理」を的確に実行することができる。
【００９２】
なお、「水素ガス冷却装置」の構成は、上記の水素ガス冷却装置１の構成に限定されない。例えば、ガスステーションの開店前に集水処理を実行する例（集水処理に続いて処理Ａを実行する例）について説明したが、集水処理の実行タイミングは、これに限定されず、ガスステーションの閉店後に集水処理を実行することもできる。なお、閉店後に集水処理を実行する際に、次に水素ガス冷却装置１を起動させるまでにある程度の時間があるときには、集水処理における「第３の処理」を開始した時点において水素ガス冷却装置１を停止させればよい。これにより、次に水素ガス冷却装置１を起動させるまで「第３の処理」が継続される結果（「第４の条件」が「次に水素ガス冷却装置１を起動されたとき」である例）、ブラインから分離した水分をブラインタンク４に好適に集水させることができる。
【００９３】
また、水の比重よりも大きい比重のブライン（熱媒液）を採用した上記の水素ガス冷却装置１の構成に代えて、水の比重よりも小さい比重のブライン（熱媒液）を水素ガス冷却用熱交換器３に供給して水素ガス冷却用熱交換器３において水素ガスを冷却可能に構成することもできる。このような構成を採用するときには、ブラインを循環させる「ブライン循環路」において最も低い位置にブラインを貯留可能な「液溜まり（一例として、「少なくとも一方の貯液槽」の一例であるブラインタンク４）」を配設することにより、ブラインに吸水されている水分がブラインから分離したときに、その比重がブラインの比重よりも大きい水分を最も低い位置に配設されている「液溜まり」内に好適に集水することができ、また、「液溜まり」内に集水されてブラインよりも下方に位置している水分が「液溜まり」よりも上方に位置する冷凍ユニット２等に向かって移動する事態を好適に回避することができる。なお、このような構成において「液溜まり（例えばブラインタンク４）」に集水された水分は、「液溜まり」の底部において凍結した状態となるため、前述した水素ガス冷却装置１のときと同様にして「液溜まり」の底部から氷を除去することでブライン循環路から容易に除去することができる。
【００９４】
また、上記の水素ガス冷却装置１におけるブラインタンク４に代えて（または、ブラインタンク４に加えて）、冷凍ユニット２の蒸発器２４を通過させたブラインを貯液可能なブラインタンク（「第２の貯液槽」の一例であって、「液溜まり」の他の一例：図示せず）を設け、そのブラインタンクから水素ガス冷却用熱交換器３にブラインを供給すると共に、水素ガス冷却用熱交換器３から回収したブラインを冷凍ユニット２に直接（または、ブラインタンク４を介して）供給して冷却する構成を採用することもできる。また、「第１の貯液槽」や「第２の貯液槽」とは別個に「液溜まり」を設けてもよい。
【００９５】
さらに、「第１の処理」を実行する「第１の条件」は、上記の例おける「集水処理を実行するように設定されているとき」との条件に限定されず、「集水処理の開始を指示するスイッチ操作が行われたとき」との条件や、「水素ガス冷却装置１の起動回数が、予め規定された回数に達したとき」との条件や、「前回の集水処理の実行時から予め規定した時間が経過したとき」との条件を「第１の条件」とすることができる。
【００９６】
また、「第３の処理」を実行する「第３の条件」は、上記の例おける「熱媒液循環路における予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定した温度（上記の例では、５℃）まで上昇したとき」との条件に限定されず、「熱媒液循環路における予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定した温度だけ温度変化（温度上昇）したとき」との条件や、「第２の処理を開始してから、予め規定された時間が経過したとき」との条件を「第３の条件」とすることができる。
【００９７】
さらに、「第３の処理」を終了する「第４の条件」は、上記の例おける「第２の処理を終了してから（第３の処理を開始してから）、予め規定された時間Ｔ２３が経過したとき」との条件に限定されず、「熱媒液循環路における予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定した温度まで上昇したとき」との条件や、「熱媒液循環路における予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定した温度だけ温度変化（温度上昇）したとき」との条件を「第４の条件」とすることができる。
【００９８】
さらに、上記の水素ガス冷却装置１では、冷凍ユニット２によって冷却するブラインの温度が高いとき（ブラインタンク４内のブラインの温度が−３３℃以上のとき）に、低温側冷凍回路２０によってブラインを冷却することなく高温側冷凍回路１０の蒸発器１６によってブラインを冷却する構成が採用されているが、このような構成に代えて、ブラインの温度が高いときにも、高温側冷凍回路１０（蒸発器１６）および低温側冷凍回路２０（蒸発器２４）の双方によってブラインを冷却する構成を採用することができる。
【００９９】
また、ブラインタンク４内を「熱媒液循環路内の予め規定された位置」としてブラインタンク４内のブラインの温度を特定する構成を例に挙げて説明したが、「予め規定された位置」は、この例に限定されず、例えば、ブライン配管５における配管５ａ内、ブライン配管５における配管５ｄ内（配管５ｅの接続部よりもブラインタンク４側）を「予め規定された位置」としてブラインの温度を特定する構成を採用することもできる。さらに、ブライン配管５内の任意の位置のブラインの温度に基づいて「予め規定された位置」のブラインの温度を特定する（演算する）構成を採用することもできる。
【０１００】
さらに、「少なくとも一方の貯液槽」における「空気導入口」に「第１の逆止弁」を配設せずに、「液送ポンプ」に供給された低湿の空気が「空気案内用配管」を介して「空気導入口」から「少なくとも一方の貯液槽」内に常時供給される構成（つまり、チャンバー８を設けることなく、配管７ｂと配管７ｃとを直接連結する構成）を採用することもできる。このような構成を採用した場合には、「空気排出口」からの「少なくとも一方の貯液槽」内への大気の侵入（逆流）が生じないため、「空気排出口」への「第２の逆止弁」の配設も不要とすることができる。また、「除湿装置」によって除湿されて「液送ポンプ」に供給された十分に低湿の空気を「少なくとも一方の貯液槽」に導入する構成を採用することで「少なくとも一方の貯液槽」に導入される空気に含まれる水分量が殆どなく、「熱媒液」に水分が殆ど吸水されない状態のときには、集水処理（「第１の処理」、「第２の処理」および「第３の処理」）を実行しない構成を採用することもできる。
【０１０１】
また、ガスステーション側設備Ｘからの給気開始信号の出力に連動して水素ガスの冷却処理を開始し、給気終了信号の出力に連動して水素ガスの冷却処理を終了する構成を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、例えば、水素ガス冷却用熱交換器３から流出するブラインの温度を監視すると共に、水素ガスの充填開始に伴って水素ガス冷却用熱交換器３から流出するブラインの温度が規定温度以上になったときに水素ガスの冷却処理を開始し、水素ガスの充填終了に伴って水素ガス冷却用熱交換器３から流出するブラインの温度が規定温度を下回ったときに水素ガスの冷却処理を終了する構成を採用することができる。
【０１０２】
さらに、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第１の温度まで低下するとの第２の条件が実質的に満たされたとき」との状態は、「予め規定された位置における熱媒液の温度が第１の温度まで低下したとき」との状態（例えば、「ブラインタンク４内（予め規定された位置）のブラインの温度が２℃（第１の温度）まで低下したとき」との状態）だけでなく、「熱媒液循環路内の予め規定された位置とは異なる位置における熱媒液の温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」、および「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」などの各種のパラメータが、「予め規定された位置における熱媒液の温度が第１の温度まで低下する」との「第２の条件」を満たす値となっている状態がこれに含まれる。
【０１０３】
また、「熱媒液循環路内の予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上になっているとの条件Ａが実質的に満たされている」との状態は、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上になっている」との状態（例えば、「ブラインタンク４内（予め規定された位置）のブラインの温度が−３３℃（予め規定された第２の温度）以上になっている」との状態）だけでなく、「熱媒液循環路内の予め規定された位置とは異なる位置における熱媒液の温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」、および「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」などの各種のパラメータが、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度以上となる」との「条件Ａ」を満たす値となっている状態がこれに含まれる。
【０１０４】
さらに、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度を下回っているとの条件Ｂが実質的に満たされている」との状態は、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度を下回っている」との状態（例えば、「ブラインタンク４内（予め規定された位置）のブラインの温度が−３３℃（予め規定された第２の温度）を下回っている」との状態）だけでなく、だけでなく、「熱媒液循環路内の予め規定された位置とは異なる位置における熱媒液の温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒温度」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒温度の温度差」、「高温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「低温側冷凍回路内の予め規定された位置における冷媒圧力」、「高温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」、および「低温側冷凍回路内の予め規定された２つの位置における冷媒圧力の差圧」などの各種のパラメータが、「予め規定された位置における熱媒液の温度が予め規定された第２の温度を下回る温度になっている」との「条件Ｂ」を満たす値となっている状態がこれに含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  水素ガス冷却装置
２  冷凍ユニット
３  水素ガス冷却用熱交換器
４  ブラインタンク
４ａ  温度センサ
５  ブライン配管
５ａ〜５ｅ，７ａ〜７ｅ，８ａ  配管
６  液送ポンプ
６ａ  カバー
７  エア配管
８  チャンバー
９  制御部
１０  高温側冷凍回路
１１，２１  圧縮機
１２，２２  凝縮器
１３ａ，１５ａ  電磁弁
１３ｂ，１５ｂ，２３  電子膨張弁
１４，１６，２４  蒸発器
２０  低温側冷凍回路
３０  カスケードコンデンサ
４１  ブライン流入口
４２  ブライン流出口
４３  エア導入口
４４  エア排出口
５０  空気供給装置
５１  エアポンプ
５２  圧縮空気除湿装置
Ｓ４ａ  センサ信号
ｔ０〜ｔ６  時点
Ｔ２３  時間
Ｖｉ，Ｖｏ  逆止弁
Ｖｐ  制御弁
Ｘ  ガスステーション側設備
Ｘａ  ガスタンク
Ｘｂ  ディスペンサー
Ｘｃ  ガス配管
【要約】
【課題】熱媒液中に大量の水分が吸水される事態を招くことなく熱媒液の体積変化に起因して熱媒液循環路内の圧力が大きく変化する事態を好適に回避する。
【解決手段】二元冷凍回路を有する冷凍ユニットの低温側冷凍回路における第２の蒸発器を通過させたブライン（熱媒液）を水素ガス冷却用熱交換器に供給し、かつ供給したブラインを熱交換器から回収するための液送ポンプ６と、熱交換器から回収したブラインを貯液可能に構成されると共に貯液したブラインを冷凍ユニットに供給可能に配設されたブラインタンク４と、空気供給装置５０によって除湿されて液送ポンプ６に供給された空気を液送ポンプ６からブラインタンク４に案内する配管７ｂ、チャンバー８および配管７ｃとを備え、ブラインタンク４は、ブライン流入口４１、ブライン流出口４２、エア導入口４３およびエア排出口４４が設けられると共に、配管７ｃがエア導入口４３に接続されている。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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